555_Innovatsii_inauchno-tekhnicheskoe_tvorchestvo_molodezhi2014_

ЭКРАНЫ ВИДЕОПРОЕКЦИОННЫХ СИСТЕМ

Тарасов С.Ю. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Шиф В.Б., доцент СибГУТИ

Возможны два варианта расположения проектора относительно экрана. Первый – прямая проекция, при которой мультимедийный

проектор (проекционное оборудование) располагается на стороне наблюдателя относительно экрана. В этом случае, изображение воспринимается за счет отражения света от экрана. Это наиболее часто используемая схема проекции, которая, однако, обладает существенным недостатком: фоновый свет в помещении существенно уменьшает видимый контраст изображения. Поэтому для получения высококачественного изображения необходимо затемнение помещения.

Второй – обратная (рир) проекция, при которой мультимедийный проектор и зритель располагаются по разные стороны экрана. В этом случае применяются просветные экраны. С одной стороны, они усиливают проходящий через них свет, с другой – поглощают фоновый, падающий на лицевую поверхность. При одной и той же величине светового потока, качество изображения (прежде всего контраст) будет лучше при обратной проекции. Недостаток этой схемы – необходимость иметь отдельное проекционное помещение.

Большинство современных мультимедийных проекторов поддерживают оба метода проекции.

Экраны прямой проекции осуществляют два преобразования света: отражение от поверхности и рассеяние, при этом значительная часть светового потока ещё и поглощается. Прохождение светового потока на практике исключается, т.к. используются непрозрачные материалы. Рассеяние, как правило, реализуется специальными напылениями, искривляющими поверхность экрана так, что в каждой точке параллельный пучок отражается в случайном направлении. Отражающие экраны обычно анодируются алюминием (для увеличения контраста при средней внешней освещенности) или имеют белую поверхность с маленькими стеклянными вкраплениями (для большего сверкания в темное время суток).

Экраны для обратной проекции, как правило, изготавливаются из пластика и имеют определенную структуру, обеспечивающую, с одной стороны, усиление света от проектора, и, с другой стороны, поглощение фонового света, падающего на лицевую сторону экрана.

Большинство моделей имеют формат 1:1 или 4:3.

Первый тип наиболее универсален и подходит для большинства приложений.

Второй тип – экраны видеоформата, которые используются с видеопроекторами.

71

В докладе рассматриваются различные типы экранов, анализируются их преимущества и недостатки.

СВЕТОДИОДНАЯ СИСТЕМА ОСВЕЩЕНИЯ ТВ-СТУДИИ

Усольцева М.Н. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Шиф В.Б., доцент СибГУТИ

Искусство и мастерство освещения на съемочной площадке заключаются, прежде всего, в понимании художественной роли света и в умении использовать различные виды освещения и световые эффекты как средство живописной выразительности. Индивидуальная работа со светом – вот то, с помощью чего опытный оператор воплощает свой творческий замысел.

Рассматривая свет на телевидении приходиться сталкиваться с двумя проблемами: технической и художественной. С технической точки зрения важно знать, каковы возможности осветительного оборудования, и что происходит, когда оно используется в каждом конкретном случае. С другой стороны, постановка света – вопрос творческий. В отличие от кино, где каждая мизансцена освещается так, чтобы представить камере самые выгодные условия съемки, на телевидении освещение – сплошной компромисс. Действие здесь непрерывно, пересъемки, как правило, невозможны, расстановка предметов специфична. Освещение, с одной стороны, должно отвечать техническим условиям работы камеры, предотвращать появление ложных теней, с другой – не усложнять работу в студии. И как бы не была сложна постановка и где бы не находилась, она должна быть обеспечена таким освещением, которое позволило бы правильно уловить атмосферу действия и передать все его особенности.

Источники света характеризуются светотехническими и цветовыми параметрами.

К светотехническим относятся следующие параметры:

- световой поток и световая отдача, под которой понимают величину, равную отношению светового потока лампы к ее мощности. Единица измерения световой отдачи – лм/Вт.

-сила света – пространственная плотность светового потока, равная отношению светового потока к телесному углу, в пределах которого поток распространяется и равномерно распределяется;

-спектр излучения, который может быть сплошным, линейчатым или имеющим обе эти составляющие.

К цветовым параметрам излучения ламп относится цветовая температура

Тцв.

Спектр телевизионного осветительного оборудования за последние годы значительно расширился, что заметно увеличило возможности для творчества. В телевизионном производстве появилось большое число принципиально

72

новых осветительных приборов, которые значительно обогатили и расширили возможности создания яркой световой палитры.

В докладе рассматривается перспективная система освещения телевизионной студии, построенная на светодиодных светильниках.

ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЛАЗЕРНЫХ ДИОДОВ В ПРОЕКЦИОННЫХ ТЕЛЕВИЗОРАХ

Хоменюк Е.А. СибГУТИ, Новосибирск

e-mail: mamtchev@sibsutis.ru, тел.: (383) 269-82-62

Научный руководитель – Мамчев Г.В., профессор СибГУТИ

Использование лазерных источников света считается перспективным для улучшения цветопередачи, увеличения срока службы и снижения энергопотребления телевизионной аппаратуры.

Принцип работы лазерных диодов основывается на квантовых переходах электронов из одного энергетического состояния в другое. Для большего усиления света необходимо, чтобы один квант света выдавал как можно больше вынужденных переходов. Это достигается с помощью оптического резонатора, например, двух параллельных зеркал. Квант света, пролетая от одного зеркала к другому и обратно, вынуждает большое количество электронов излучать свет. Длина волны излучения зависит от состава полупроводника и легирующих его примесей.

Полупроводниковые лазерные диоды с различными вариантами оптических резонаторов, геометрией активной среды и конструкцией корпуса классифицируются по выводу света на лазерные диоды с поперечной накачкой и торцевым излучением и вертикальным резонатором VCSEL. Лазерные диоды VCSEL-типа имеют достаточно сложную структуру, включающую оптический резонатор на многослойных зеркалах с высоким коэффициентом отражения. Технология их изготовления хорошо разработана, позволяет тестировать кристаллы в процессе производства. Однако из-за малой мощности излучения (около 2 мВт) область их использования ограничена.

Компания Novalux (США) разработала относительно недорогие источники света для проекционных телевизоров, изготавливаемые по технологии NECSEL, являющейся дальнейшим развитием технологии VCSEL. В нее заложен принцип получения мощного инфракрасного излучения на полупроводниках типа I и GaAs (многослойные структуры из арсенида галлия с напряженными квантовыми ямами) и удвоению его частоты на нелинейных кристаллах из ниобата лития с периодической структурой.

Массивы лазерных диодов NECSEL излучают пучки света с круговой поляризацией и слабо расходящимися, почти параллельными лучами. Такой свет может быть с помощью четвертьволновой пластинки практически без потерь преобразования в свет заданной линейной поляризацией и эффективно

73

использоваться для подсветки DMD-матрицы в проекционных DLPтелевизорах.

РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ПРОГРАММЫ ADOBE PREMIERE PRO CC

Чечель А.Д. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Катунин Г.П., профессор СибГУТИ

Люди уже не могут представить современный мир без видеомонтажа. Он был и остается основой кинематографа, телевидения, клипопроизводства, рекламы и других отраслей медиаиндустрии. Основные задачи видеомонтажа– это удаление ненужных участков сюжета, состыковка отдельных фрагментов видеоматериала, создание переходов между ними, добавление спецэффектов и поясняющих титров.AdobePremiereуже много лет остается одной из самых распространенных программ в области видеомонтажа.

Adobe Premiere Pro CC–это мощное, настраиваемое средство нелинейного видеомонтажа, которое позволяет выполнять монтаж удобным способом. Импортируйте и свободно комбинируйте практически любые типы медиаконтента – от видеоматериалов, снятых на мобильный телефон, до формата 5K и более высокого разрешения – и редактируйте видеоматериалы в оригинальных форматах без необходимости перекодирования.

Улучшенный, интуитивно понятный пользовательский интерфейс AdobePremierePro CC позволяет сосредоточиться на творческой работе. Настраиваемая временная шкала и множество комбинаций клавиш для редактирования позволяют с помощью клавиатуры быстрее редактировать материалы.

Благодаря надежным параметрам управления медиаматериалами структурировать их всегда легко и просто. Adobe PremierePro CC предоставляет самое быстрое решение в отрасли. Механизм MercuryPlaybackEngine поддерживает большинство основных форматов. Кроме этого, теперь можно использовать несколько карт графического процессора для ускорения рендеринга и экспорта.

CreativeCloud позволяет обеспечить синхронизацию избранных настроек, комбинаций клавиш клавиатуры и макетов рабочего пространства на любой машине в любой лаборатории монтажа. В качестве компонента пакета CreativeCloud программа AdobePremierePro CC тесно интегрируется с другими приложениями Adobe.

Было создано учебно-методическое пособие, нацеленное дать студенту азы работы с программой AdobePremierePro CC.

74

Секция 3

СИСТЕМЫ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ

ЭВОЛЮЦИЯ СЕТЕЙ GSM В СЕТИ LTE

Ануфриев С.Ю., Воротников Д.К. СибГУТИ, Новосибирск e-mail: scofild-92@rambler.ru

Научный руководитель – Кокорева Е.В., доцент СибГУТИ

Мобильных телефонов во всем мире уже значительно больше, чем обычных проводных телефонных аппаратов. Развитие беспроводной связи сопровождается непрерывной сменой технологии метода множественного доступа к ресурсу связи, в основе которых лежат стандарты сотовой связи GSM и CDMA, а так же стандарты передачи данных IEEE 802.

Технологии беспроводной связи развивались по двум основным направлениям - системы сотовой связи и системы передачи данных. В последнее время наблюдается тенденция к слиянию этих двух функций. Объем пакетных данных в сетях сотовой связи на сегодняшний день уже в разы превышает объем голосового трафика.

В системах связи второго поколения передача данных осуществлялась только с коммутацией каналов и предлагаемая скорость абонентам, достигавшая 14,4 кбит/с, была мала. С появлением сетей GSM HSCSD, простейшей модернизации системы GSM, абонентам назначалось более 1 временного интервала, что позволяло увеличить скорость передачи данных до 57,6 кбит/с. Однако метод передачи с коммутацией каналов является не эффективным при передаче данных.

Первой системой, разработанной для пакетной передачи данных, была

GPRS.

Максимальная скорость передачи данных в GPRS в теории составляла 180 кбит/с. GPRS сосуществует с сетью GSM, повторно используя базовую структуру сети доступа. Впоследствии развития сети появилась модернизация GSM|GPRS –EDGE. Данная модернизация использовала новый метод модуляции для радиоинтерфейса, что позволяло увеличить скорость до 384 кбит/с.

На новом этапе развитии сетей передачи данных происходит (UMTS) переход на новый способ множественного доступа с кодовым разделением и использованием широкополосных сигналов. Реализуется новое оборудование сети радиодоступа, которое не совместимо с оборудованием систем GSM. На пике развития UMTS скорость передачи данных составляет 42 Мбит/с.

Однако требования к предоставляемым услугам постоянно повышаются. Мобильные сети должны использоваться не только для сотовой связи, но и для передачи видео, музыки и работы с Интернетом с высокими скоростями и

75

качеством передачи. Именно с этой целью была начата и продолжается до сих пор разработка технологии LTE.

АНАЛИЗ И ОПТИМИЗАЦИЯ СПЕКТРАЛЬНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИГНАЛОВ В БЕСПРОВОДНЫХ И МОБИЛЬНЫХ СЕТЯХ МНОЖЕСТВЕННОГО ДОСТУПА

Ахпашев Р.В., Глазычев А.С. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Дроздова В.Г., доцент СибГУТИ

С развитием высокоскоростных технологий беспроводной передачи данных, таких, как WiFi и WiMAX, возникают проблемы, связанные с ограниченным числом ресурсов радиоспектра и проблемой затрат на передачу данных, т.е. энергозатрат. Динамическая загруженность каналов беспроводных сетей накладывает определенные ограничения на использование полосы частот и энергетической составляющей на передачу радиосигналов. Актуальной становится задача минимизации выделяемой мощности отдельным пользователям, при этом удовлетворяя их пропускной способностью канала. При этом пропускная способность зависит от ресурсов радиоспектра и энергетических соотношения сигналов и помех.

Вданной работе был проведен анализ и оптимизация спектральной эффективности сигналов в системах подвижной радиосвязи, изучено влияние некоторых величин на нее, используя метод, приложенный в [1-2] (объем алфавита, отношение мощности сигнала к мощности помехи и базы сигнала).

На рисунке а представлены 3 семейства графиков с разным объемом входного алфавита. Для каждого набора параметров ансамбля сигналов существует такое значения отношения сигнал/шум на входе приемника, а, следовательно, и такая мощность группового сигнала при фиксированном значении спектральной плотности помех, которые минимизируют относительные затраты мощности на передачу бита информации в секунду в единице полосы. С увеличением базы сигнала точка минимума смещается в направлении уменьшения значений g.

Вданной работе так же были исследованы зависимости удельных затрат мощности от основных параметров среды и сигналов. В результате сформулировано утверждение о том, что минимальные энергетические затраты при фиксированном объеме алфавита являются фундаментальной энергетической константой сигнала и не зависят от отношения сигнала и шума на входе приемника.

Авторы признательны доц. В.Г. Дроздовой за помощь в постановке и решении задачи.

76

а)

б)

Рисунок - а) Зависимость удельных затрат мощности сигнала на передачу одного бита данных в секунду от отношения мощности сигнала и шума на входе приемника; б) Зависимость удельной скорости передачи информации на 1 Гц полосы.

ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ ПРИМЕНЕНИЙ КОГНИТИВНОГО РАДИО В БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЯХ СТАНДАРТА IEEE 802.22

Бедратый К.Е. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Лошкарев А.В., ст.преподаватель СибГУТИ

Термин – когнитивное радио (CognitiveRadio, CR) был предложен ученым Дж. Митолой. [4,5]. Сама концепция когнитивного радио впервые была представлена в 1999 году и с тех пор получила большое развитие. Так что же такое когнитивное радио? Когнитивное радио является самоорганизующейся системой радиосвязи, построенной на алгоритмах беспомехового вторичного использования спектра без предварительной конверсии частот, т.е. детектировать неиспользуемые в данный момент полосы частот и переключаться между такими свободными каналами без обрыва передачи

77

данных. IEEE 802.22 является первым стандартом беспроводной связи, базирующимся на технологии когнитивного радио. Основное свойство когнитивного радио - это способность автоматически выбирать параметры работы, основываясь на окружающей обстановке, способность выбирать эффективные алгоритмы работы для осуществления сосуществования с другими беспроводными радиосистемами, а так же обучаться на основе заложенных правил и встроенного подобия искусственного интеллекта [3].

Можно выделить следующие функции когнитивного радио:

Осуществление мониторинга среды спектра (spectrumsensing) с целью обнаружения неиспользуемых в данный момент времени диапазонов радиочастот первичными пользователями, т.е. пользователями, закрепленными за данным диапазоном;

Выполнение анализа параметров радиоканала, оценка канальной информации, предсказание состояния радиоканала;

Осуществление в режиме реального времени динамического управления спектром, с коррекцией значений своих операционных параметров (несущей частоты, вида модуляции, излучаемой

мощности); Предоставление вторичным пользователям (не закрепленным за данным

частотным диапазоном) возможности использовать диапазоны первичных пользователей на время, в течение которого диапазон не используется первичным пользователем. [2]

Стандарт 802.22 (WRAN – wireless regional area network) предполагает использование когнитивного радио для безлицензионного использования ТВ диапазона частот (54 – 862 МГц) в целях предоставления широкополосного доступа в интернет в слабозаселенной сельской местности, поддерживает работу на расстоянии до 30ти километров с максимальной скоростью передачи до 18,72 Мбит/с и имеет следующие уникальные свойства [3]:

Относительно низкий уровень производственных и ионосферных шумов;

Разумные габариты антенн для эффективного приема и передачи сигналов;

Хорошие характеристики распознания сигнала в условиях прямой видимости;

Идеальная возможность для обеспечения больших зон покрытия, особенно в пригороде и сельской местности.

Когнитивное радио может создать целый новый ряд услуг. Например, оно может маршрутизировать сотовые звонки на WI-FI, что делается сегодня в небольших беспроводных базовых станциях microcell, а также может избежать использования оптоволокна для доступа в Интернет, а вместо этого использовать имеющийся спектр телевидения в 400 МГц диапазоне. Во всех подобных проектах, большой проблемой является быстрое переключение частоты и высокая пропускная способность [1].

78

По мере испытаний когнитивного радио существует ряд проблем, оказывающих задержки во внедрении технологии, к примеру:

Защита телерадиовещательных служб от помех.

Защита от использования лицензируемого спектра.

Для решения этих проблем предполагается использовать геолокации и составления базы данных неиспользуемых каналов вещания. В дальнейшем, подход с использованием динамических баз данных и геолокации может быть объединен с использованием лицензионного совместного доступа (LicensedSharedAccess, LSA).

В работе представлен обзор современных мировых испытаний стандарта IEEE 802.22 на основе технологии когнитивного радио. Методы и алгоритмы гибкой интеграции и обзор существующих решений борьбы с проблемами внедрения.

Литература:

1.David Talbot, “Frequency-Hopping Radio Wastes Less Spectrum”//журнал MIT Technology Review. 2012г.

2.Дусматов Д. Х., Назирханов Ж. К., “Когнитивное радио – новая беспроводная технология в недалеком будущем”, AK TTE № 2(9) 2009

3.Малыхин В.И. “Использование средств когнитивного радио в беспроводных сетях стандарта IEEE 802.22”. (Тезисы доклада) - Восьмая международная научно-практическая конференция “СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ”, Секция 7: Информатика и управление в технических системах.

4.J. Mitola III. Cognitive Radio. An Integrated Agent Architecture for Software Defined Radio. – Doctor of Technology Dissertation, Royal Institute of Technology, Sweden, May 2000.

5.J. Mitola III and G. Q. Maguire, Jr. Cognitive radio: making software radios more personal – IEEE Wireless Communications, Vol. 6, No. 4, pp. 13-18, 1999.

АНАЛИЗ СЕТЕВОЙ ТЕХНОЛОГИИ OPENFLOW

Волкова Н.К. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель - Шерстнева О.Г., доцент СибГУТИ

Одной из основных движущих сил развития информационных технологий являются компьютерные сети и Интернет. Актуален вопрос создания новых, единых сетевых платформ NGN для предоставления целого ряда услуг и появления новых транспортных технологий с облегченной системой коммутации.

Развитие микропроцессорной техники и телекоммуникаций кардинально изменили роль и значимость компьютерных сетей. Сегодня количество пользователей компьютерных сетей на основе беспроводных технологий превышает число пользователей с фиксированной связью, число мобильных

79

терминалов, приходящихся на одного пользователя в развитых странах, более трех. В связи с этим, изменилась и сама парадигма организации вычислений. На место клиент-серверной организации вычислений пришли Центры Обработки Данных (ЦОД) и облачные вычисления, файловые системы и базы данных трансформировались в Сети Хранения Данных (СХД).

Однако, количество и сложность используемых протоколов огромны, совмещение управления и передачи данных делают контроль и управление работой сети очень сложными, требующими высококвалифицированных специалистов, вопросы безопасности до сих пор не имеют надежных решений.

В докладе приведены результаты исследования концепции новой сетевой архитектуры ПКС (программно-конфигурируемые сети), которая была предложена в 2007 году научной лабораторией Стэнфорда и Беркли. А также приведен анализ и сравнение преимуществ и недостатков представленной модели сетевой архитектуры ПКС. Выполнен анализ особенностей протокола OpenFlow. Рассматриваются результаты внедрения технологии OpenFlow на мировом рынке телекоммуникаций. А также промежуточные результаты исследований Центра Прикладных Исследований Компьютерных Сетей (ЦПИКС), который на начальном этапе занимается проверкой всех заявленных характеристик протокола Open Flow.

ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД КАФЕДРЫ АЭС ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ИБ IP-ТЕЛЕФОНИИ

Костюкович А.Е., Быков И.В., Осинцев А.Д. СибГУТИ, Новосибирск

е-mail: aek1954@gmail.com

Получившие широкое распространение услуги IP-телефонии все чаще сталкиваются с угрозами информационной безопасности (ИБ), характерными для всех сетей на базе открытых протоколов.

Угрозы ИБД для услуг IP-телефонии имеют свою специфику, не позволяющую решать вопросы ИБ стандартными методами, основанными на анализе заголовков уровня L2/L3/L4. Для борьбы с этими угрозами разрабатываются специальные средства, позволяющие анализировать заголовки прикладных протоколов, например, SIP. Обычно эти средства объединяются термином «пограничный контроллер сессий» (SBC).

На кафедре АЭС ведется разработка лабораторного стенда, предназначенного для решения следующих задач:

научно-исследовательские задачи (разработка, моделирование и отладка вопросов постановки угроз ИБ и методов защиты от этих угроз);

учебные задачи (подготовка специалистов по защите от угроз ИБ);

практические задачи (разработка решений по заказам операторов).

Вкачестве источника угроз ИБ IP-телефонии используется ПО на базе SIPP, позволяющее генерировать трафик IP-телефонии любой интенсивности.

80